鑄造合金及其熔煉---第8章 鑄造高合金鋼

1、第八章 鑄造高合金鋼第一節(jié) 概述n1、成分：元素、成分：元素10%n2、性能特點(diǎn)：、性能特點(diǎn)：n 1）更高的力學(xué)性能，強(qiáng)度韌性，硬度。）更高的力學(xué)性能，強(qiáng)度韌性，硬度。n 2）具有特殊性能，耐蝕、熱、磨。）具有特殊性能，耐蝕、熱、磨。n 3）工藝性差，鑄、鍛、焊）工藝性差，鑄、鍛、焊n3、應(yīng)用：高速、重載、沖擊、振動(dòng)、應(yīng)用：高速、重載、沖擊、振動(dòng)、n 特殊條件特殊條件n4、發(fā)展：新鋼種、發(fā)展：新鋼種第二節(jié) 高錳鋼 n一、高錳鋼的高錳鋼的C-Mn含量、熱處理含量、熱處理 n 1、 C：0.9-1.4%，Mn：11-14%n2、組織：、組織：A+碳化物碳化物+P（少量）圖（少量）圖8-3n3、水韌

2、處理：、水韌處理：1050-1100，A，n 圖圖8-4 圖圖8-1n4、性能：高韌性，、性能：高韌性，n 加工硬化加工硬化n5、應(yīng)用：耐磨零件、應(yīng)用：耐磨零件n （高沖擊）（高沖擊） n n二、高錳鋼的加工硬化機(jī)理二、高錳鋼的加工硬化機(jī)理n1、位錯(cuò)堆積、位錯(cuò)堆積n2、形變誘導(dǎo)相變。、形變誘導(dǎo)相變。n 工藝性差，只能鑄造工藝性差，只能鑄造三、化學(xué)成分對(duì)高錳鋼性能的影響三、化學(xué)成分對(duì)高錳鋼性能的影響n1、含碳量、含錳量、含碳量、含錳量n 鋼中含鋼中含Mn、C量要適當(dāng)搭配量要適當(dāng)搭配n C%：高，硬度高、韌性差，水韌后仍有碳化物析出。：高，硬度高、韌性差，水韌后仍有碳化物析出。n 小，硬度低、韌性

3、好小，硬度低、韌性好 圖圖8-6、7n Mn%：小，不能形成單一：小，不能形成單一A組織，組織，n 過(guò)大，不易形成加工硬化。過(guò)大，不易形成加工硬化。n 一般，一般，Mn/C為為810，鑄件厚，取大值。，鑄件厚，取大值。n2、含硅量：、含硅量：0.3-1.0%，降低碳在，降低碳在A中的溶解度，中的溶解度，n 促使?jié)B碳體形成。促使?jié)B碳體形成。n3、含磷量：降低鋼的韌性。圖、含磷量：降低鋼的韌性。圖8-8n4、含硫量：低，作用小，（有大量的錳）、含硫量：低，作用小，（有大量的錳）四、提高錳鋼性能的途徑四、提高錳鋼性能的途徑n 提高提高 韌性、抗磨性、屈服強(qiáng)度韌性、抗磨性、屈服強(qiáng)度n1、孕育和變質(zhì)、孕

4、育和變質(zhì)n 1）加入）加入Ti、Zr、Nb、V等，形成等，形成C、N化物，化物，n 形成異質(zhì)晶核，要吹氮、或含氮合金。形成異質(zhì)晶核，要吹氮、或含氮合金。n 2）用鎢粉、錳鐵屑撒入鋼液中，做晶核。）用鎢粉、錳鐵屑撒入鋼液中，做晶核。n 3）用稀土變質(zhì)，做晶核，細(xì)化晶粒）用稀土變質(zhì)，做晶核，細(xì)化晶粒n2、時(shí)效強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化 提高硬度提高硬度n 加入加入V、Ti、Mo，人工時(shí)效，析出碳化物。，人工時(shí)效，析出碳化物。n3、合金化、合金化 提高屈服強(qiáng)度提高屈服強(qiáng)度n 加入加入Cr：2%，Mo：1% 圖圖8-9五、高錳鋼的鑄造性五、高錳鋼的鑄造性n1、流動(dòng)性、流動(dòng)性 好好n 高錳鋼的導(dǎo)熱性差、凝固慢，錳降

5、低液相線，可澆鑄高錳鋼的導(dǎo)熱性差、凝固慢，錳降低液相線，可澆鑄薄壁復(fù)雜件。薄壁復(fù)雜件。n2、收縮性、收縮性 大大n 易產(chǎn)生熱裂，高溫強(qiáng)度低易產(chǎn)生熱裂，高溫強(qiáng)度低n 措施：增大退讓性（鑄型、型芯）措施：增大退讓性（鑄型、型芯）n3、內(nèi)應(yīng)力大、內(nèi)應(yīng)力大n 導(dǎo)熱性差，熱應(yīng)力大，收縮大，機(jī)械應(yīng)力大。導(dǎo)熱性差，熱應(yīng)力大，收縮大，機(jī)械應(yīng)力大。n 措施：同時(shí)凝固原則措施：同時(shí)凝固原則n4、粘砂、粘砂n MnO堿性，砂子酸性，易產(chǎn)生粘砂。堿性，砂子酸性，易產(chǎn)生粘砂。n 措施：堿性涂料，小鑄件，可采用濕沙型。措施：堿性涂料，小鑄件，可采用濕沙型。第三節(jié) 鑄造不銹鋼n一、不銹鋼及耐蝕原理一、不銹鋼及耐蝕原理 表表

6、8-2n1、形成氧化保護(hù)膜、形成氧化保護(hù)膜n2、形成單相組織、形成單相組織n3、提高基體的電極電位、提高基體的電極電位n二、鑄造鉻鎳不銹鋼的化學(xué)成分及性能二、鑄造鉻鎳不銹鋼的化學(xué)成分及性能n1、成分：、成分：Cr18、Ni9、C0.12%n2、組織：平衡態(tài)，、組織：平衡態(tài)，A+F+碳化物碳化物n 鑄造態(tài)，鑄造態(tài)， A+碳化物碳化物 圖圖8-11n3、熱處理：固溶處理，形成、熱處理：固溶處理，形成A，1050-1100，n4、性能：具有良好的塑性、韌性、性能：具有良好的塑性、韌性 圖圖8-12n5、常存缺陷：晶界貧鉻，降低耐蝕性、常存缺陷：晶界貧鉻，降低耐蝕性 圖圖8-13 n 1）原因：形成碳

7、鉻化合物，降低含鉻量）原因：形成碳鉻化合物，降低含鉻量n 2）措施：）措施：降低含碳量（盡可能）。降低含碳量（盡可能）。n 加入加入Ti、Nb碳化物形成元素，碳化物形成元素，n 避免產(chǎn)生鉻碳化物。避免產(chǎn)生鉻碳化物。n 熱處理，加熱至熱處理，加熱至850-900，n Cr2C3溶解，而溶解，而TiC不溶解，不溶解，n 保溫，可消除保溫，可消除Cr2C3 。n6、耐蝕性、耐蝕性n 對(duì)硝酸等氧化性酸，耐蝕性好。對(duì)硝酸等氧化性酸，耐蝕性好。n 對(duì)硫酸耐蝕性差，不耐堿。對(duì)硫酸耐蝕性差，不耐堿。n 措施：加入措施：加入Mo、Cu提高對(duì)硫酸的耐蝕性提高對(duì)硫酸的耐蝕性n 加入加入Si可以提高對(duì)濃硝酸的耐蝕性可

8、以提高對(duì)濃硝酸的耐蝕性三、合金元素對(duì)鋼組織的影響n按對(duì)組織的影響，合金元素可分為兩大：按對(duì)組織的影響，合金元素可分為兩大：n以以Cr為主形成為主形成F元素：元素：n Cr當(dāng)量當(dāng)量=Cr+Mo+1.5Si+0.5Nbn以以Ni為主形成為主形成A元素：元素：n Ni當(dāng)量當(dāng)量=Ni+30C+0.5Mnn不銹鋼組織與不銹鋼組織與Cr當(dāng)量、當(dāng)量、Ni當(dāng)當(dāng)?shù)年P(guān)系的關(guān)系n 如圖如圖8-14四、提高鑄造不銹鋼性能的途徑n 主要指耐蝕性主要指耐蝕性n1、降低含碳量、降低含碳量 超低碳不銹鋼超低碳不銹鋼n2、鋼液凈化、鋼液凈化n夾雜物破壞氧化膜的連續(xù)性，局部腐蝕夾雜物破壞氧化膜的連續(xù)性，局部腐蝕五、鉻鎳不銹鋼的鑄

9、造性n1、流動(dòng)性差、流動(dòng)性差 并易產(chǎn)生冷隔并易產(chǎn)生冷隔n Cr量高，易形成量高，易形成Cr2O3膜，降低流動(dòng)性，且易產(chǎn)生冷隔、膜，降低流動(dòng)性，且易產(chǎn)生冷隔、表面皺皮。表面皺皮。n 措施：提高澆鑄溫度（措施：提高澆鑄溫度（1530），），n 縮短澆鑄時(shí)間，澆鑄系統(tǒng)截面增大縮短澆鑄時(shí)間，澆鑄系統(tǒng)截面增大30-50%。n2、體收縮大，易產(chǎn)生縮孔疏松、體收縮大，易產(chǎn)生縮孔疏松n 采用大冒口，順序凝固采用大冒口，順序凝固n3、易產(chǎn)生熱裂、易產(chǎn)生熱裂n 線收縮大，高溫強(qiáng)度低。措施，增大砂子退讓性。線收縮大，高溫強(qiáng)度低。措施，增大砂子退讓性。n4、易產(chǎn)生粘砂、易產(chǎn)生粘砂n 鋼液溫度高，采用耐火度高的涂料鋼液

10、溫度高，采用耐火度高的涂料六、鉻鎳鋼的應(yīng)用六、鉻鎳鋼的應(yīng)用n鉻鎳鋼耐硝酸等氧化性酸。鉻鎳鋼耐硝酸等氧化性酸。n加入加入Mo、Cu也適用于硫酸。也適用于硫酸。n不適用于鹽酸、強(qiáng)堿（苛性鉀、鈉）等不適用于鹽酸、強(qiáng)堿（苛性鉀、鈉）等第四節(jié) 抗磨耐蝕合金鋼n主要應(yīng)用有兩種：主要應(yīng)用有兩種：n Cr、Ni、Mo馬氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼n 析出硬化型不銹鋼析出硬化型不銹鋼n一、一、 Cr、Ni、Mo馬氏體鑄造不銹鋼馬氏體鑄造不銹鋼n1、成分：、成分：C0.06，Cr13，Ni4，Mo0.6n2、組織：、組織：M+A（少量）（少量）n3、熱處理：空冷（、熱處理：空冷（950-1100）+2次回火次回火n4、

11、性能：抗磨耐蝕性好（水流情況下）鑄造性好、性能：抗磨耐蝕性好（水流情況下）鑄造性好n5、應(yīng)用：是用大斷面、形狀復(fù)雜零件。、應(yīng)用：是用大斷面、形狀復(fù)雜零件。n 水輪機(jī)、轉(zhuǎn)子、葉片。水輪機(jī)、轉(zhuǎn)子、葉片。n二、析出硬化型鑄造不銹鋼二、析出硬化型鑄造不銹鋼n 典型：典型：ZG17-4MoPH（析出硬化）（析出硬化）n1、成分：、成分：C0.07，Mo0.5，Cu3，Cr17， Ni4n2、組織：、組織：M+A+富富Cu析出相（彌散分布）析出相（彌散分布）n3、熱處理：空冷（、熱處理：空冷（1050）+時(shí)效處理時(shí)效處理 n （500-600 ），析出硬化相），析出硬化相n4、性能：強(qiáng)度高、性能：強(qiáng)度高

12、可達(dá)可達(dá)1548MPn5、應(yīng)用：水輪機(jī)葉片、應(yīng)用：水輪機(jī)葉片第五節(jié) 鑄造耐熱鋼n一、鋼在高溫下氧化和抗氧化性一、鋼在高溫下氧化和抗氧化性n1、氧化：氧化過(guò)程、氧化：氧化過(guò)程 圖圖8-17、18n Fe2O3層比容小于鄰近的層比容小于鄰近的Fe3O4，n 所以剝落，不斷形成氧化。所以剝落，不斷形成氧化。n2、抗氧化：、抗氧化：n 加入加入Cr、Si、Al 可以可以 n 形成穩(wěn)定的氧化膜形成穩(wěn)定的氧化膜二、常用幾種鑄造耐熱鋼n1、鉻鋼、鉻鋼n 隨含鉻量增大，抗氧化性提高隨含鉻量增大，抗氧化性提高 圖圖8-19n 常用常用 ZGCr28，可用于，可用于1000，強(qiáng)度低，硬，強(qiáng)度低，硬而脆。而脆。n ZGCr25Ti 強(qiáng)度高、韌性好強(qiáng)度高、韌性好n 應(yīng)用應(yīng)用 加熱爐的爐底板加熱爐的爐底板n2、鉻鎳鋼、鉻鎳鋼n ZG1Cr18Ni9Ti 1100 強(qiáng)度低強(qiáng)度低n 應(yīng)用應(yīng)用 鹽浴爐坩堝，熱處理爐條鹽浴爐坩堝